JP4492855B2 - 遮熱コーティング部材およびその製造方法 - Google Patents
遮熱コーティング部材およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4492855B2 JP4492855B2 JP2004168798A JP2004168798A JP4492855B2 JP 4492855 B2 JP4492855 B2 JP 4492855B2 JP 2004168798 A JP2004168798 A JP 2004168798A JP 2004168798 A JP2004168798 A JP 2004168798A JP 4492855 B2 JP4492855 B2 JP 4492855B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- thermal barrier
- barrier coating
- coating member
- metal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000012720 thermal barrier coating Substances 0.000 title claims description 93
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 103
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 103
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 99
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 96
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 73
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 41
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Substances [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 40
- 238000007750 plasma spraying Methods 0.000 claims description 26
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 24
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 24
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 24
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 24
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 23
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 22
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 21
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 16
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims description 12
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 6
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 6
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 6
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 4
- 229910000951 Aluminide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 claims description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 308
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 18
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 17
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 17
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 17
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 15
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 14
- 239000002585 base Substances 0.000 description 13
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 12
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 11
- 229910002083 4 mol-% Y2O3 partially Stabilized ZrO2 Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 10
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000005328 electron beam physical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 4
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 4
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052774 Proactinium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000567 combustion gas Substances 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 230000000116 mitigating effect Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000943 NiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005566 electron beam evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000002040 relaxant effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000036962 time dependent Effects 0.000 description 1
- 229910001233 yttria-stabilized zirconia Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
- C23C28/321—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer
- C23C28/3215—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer at least one MCrAlX layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
- C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
- C23C28/345—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer
- C23C28/3455—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one oxide layer with a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxide, ZrO2, rare earth oxides or a thermal barrier system comprising at least one refractory oxide layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
- C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
- C23C28/36—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including layers graded in composition or physical properties
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T50/00—Aeronautics or air transport
- Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Turbine Rotor Nozzle Sealing (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Description
実施例1として、超合金(インコネル738)から成る金属基材表面に減圧プラズマ溶射によってNiCoCrAlY合金から成る金属結合層を厚さが100μmとなるように施工した後、PtCl4とAl(NO3)3・nH2Oとをブタノールに溶解させた原料溶液を塗布し、焼きつけ法によって厚さ5μmのPt−20体積%Al2O3混合層を合成した。その後、酸素分圧が約10PaであるArガス雰囲気中において温度1050℃で4時間の熱処理を実施することによって厚さ0.5μmのAl2O3層を生成させ、基材側からAl2O3層とPt−20体積%Al2O3層との2層からなる中間層を合成した。さらに、その上面側に、La2O3を1mol%含有するZrO2−4mol%Y2O3(4YSZ)粉末を原料とし、大気プラズマ溶射法によって厚さ300μmのセラミック遮熱層(La含有量:0.65mol%)を形成することにより実施例1に係る遮熱コーティング部材を製造した。
実施例2として、超合金(インコネル738)から成る金属基材表面に減圧プラズマ溶射によってNiCoCrAlY合金から成る金属結合層を厚さが100μmとなるように施工した後、結合層上に電解めっき法によって厚さが約5μmのPt層を合成した。その後、酸素分圧が約10PaのArガス雰囲気中において温度1050℃で4時間の熱処理を実施することによって厚さ0.5μmのAl2O3層を形成した。このAl2O3層は多孔性のPt層を透過してきた酸素が金属結合層に含有されたアルミニウム成分と結合して形成されたものである。こうして基材側からAl2O3層とPt層との2層から成る中間層を合成した。さらに、その上面側に、La2O3を1mol%含有するZrO2−4mol%Y2O3(4YSZ)粉末を原料とし、大気プラズマ溶射法によって厚さ300μmのセラミック遮熱層(La含有量:0.65mol%)を形成することにより実施例2に係る遮熱コーティング部材を製造した。
実施例3として、超合金(インコネル738)から成る金属基材表面に減圧プラズマ溶射によってNiCoCrAlY合金から成る金属結合層を厚さが100μmとなるように施工した後、PtCl4とAl(NO3)3・nH2Oとをブタノールに溶解させた原料溶液を塗布し、焼きつけ法によって厚さが5μmのPt−20体積%Al2O3混合層を合成した。その後、酸素分圧が約10PaのArガス雰囲気中において温度1050℃で4時間の熱処理を実施することによって厚さ0.5μmのAl2O3層を生成させ、基材側からAl2O3層とPt−20体積%Al2O3層との2層から成る中間層を合成した。さらに、その上面側に、ZrO2−4mol%Y2O3(4YSZ)粉末を原料とし、大気プラズマ溶射法によって厚さ300μmのセラミック遮熱層を形成することにより実施例3に係る遮熱コーティング部材を製造した。
実施例4として、超合金(インコネル738)から成る金属基材表面に減圧プラズマ溶射によってNiCoCrAlY合金から成る金属結合層を厚さが100μmとなるように施工した後、PtCl4とAl(NO3)3・nH2Oとをブタノールに溶解させた原料溶液を塗布し、焼きつけ法によって厚さが5μmのPt−20体積%Al2O3混合層を合成した。その後、酸素分圧が約10PaのArガス雰囲気中において温度1050℃で4時間の熱処理を実施することによって厚さが0.5μmのAl2O3層を生成させ、基材側からAl2O3層とPt−20体積%Al2O3層との2層からなる中間層を合成した。さらに、その上面側に、La2O3を3mol%含むZrO2−4mol%Y2O3(4YSZ)粉末を原料とし、大気プラズマ溶射法によって厚さ300μmのセラミック遮熱層(La含有量:1.9mol%)を形成することにより実施例4に係る遮熱コーティング部材を製造した。
実施例5として、超合金(インコネル738)から成る金属基材表面に減圧プラズマ溶射によってNiCoCrAlY合金から成る金属結合層を厚さが100μmとなるように施工した後、PtCl4とAl(NO3)3・nH2Oとをブタノールに溶解させた原料溶液を塗布し、焼きつけ法によって厚さが5μmのPt−20体積%Al2O3混合層を合成した。その後、酸素分圧が約10PaのArガス雰囲気中において温度1050℃で4時間の熱処理を実施することによって厚さが0.5μmのAl2O3層を生成させ、基材側からAl2O3層とPt−20体積%Al2O3層との2層からなる中間層を合成した。さらに、その上面側に、ZrO2−4mol%Y2O3(4YSZ)粉末を原料とし、大気プラズマ溶射法によって厚さ150μmのセラミック遮熱層を形成した。さらに、その上面側に、La2O3を1mol%含有するZrO2−4mol%Y2O3(4YSZ)粉末を原料とし、大気プラズマ溶射法によって厚さが150μmのセラミック遮熱層(La含有量:0.65mol%)を形成することにより実施例5に係る遮熱コーティング部材を製造した。
実施例6として、超合金(インコネル738)から成る金属基材表面に減圧プラズマ溶射によってNiCoCrAlY合金から成る金属結合層を厚さが100μmとなるように施工した後、PtCl4とAl(NO3)3・nH2Oとをブタノールに溶解させた原料溶液を塗布し、焼きつけ法によって厚さが5μmのPt−20体積%Al2O3混合層を合成した。その後、酸素分圧が約10PaのArガス雰囲気中において温度1050℃で4時間の熱処理を実施することによって厚さが0.5μmのAl2O3層を生成させ、基材側からAl2O3層とPt−20体積%Al2O3層の2層からなる中間層を合成した。さらに、その上面側に、ZrO2−4mol%Y2O3(4YSZ)粉末を原料とし、大気プラズマ溶射法によって厚さ150μmのセラミック遮熱層を形成した。さらに、その上面側に、La2O3を3mol%含有するZrO2−4mol%Y2O3(4YSZ)粉末を原料とし、大気プラズマ溶射法によって厚さが150μmのセラミック遮熱層(La含有量:1.9mol%)を形成することにより実施例6に係る遮熱コーティング部材を製造した。
一方、比較例1として、実施例1で使用した金属基材表面に減圧プラズマ溶射法によってNiCoCrAlY合金から成る金属結合層を厚さが100μmとなるように施工形成した後、酸素分圧が約10PaのArガス雰囲気中において温度1050℃で4時間の熱処理を実施することによって金属結合層表面に厚さ0.5μmのAl2O3層を生成させ、さらに、その上面側に、ZrO2−4mol%Y2O3(4YSZ)粉末を原料とし、大気プラズマ溶射法によって厚さ300μmのセラミック遮熱層を形成することにより比較例1に係る遮熱コーティング部材を製造した。
比較例2として、超合金(インコネル738)から成る金属基材表面に減圧プラズマ溶射によってNiCoCrAlY合金から成る金属結合層を厚さが100μmとなるように施工した後、PtCl4とAl(NO3)3・nH2Oとをブタノールに溶解させた原料溶液を塗布し、焼きつけ法によって厚さが5μmのPt−20体積%Al2O3混合層を合成した。その後、酸素分圧が約10PaのArガス雰囲気中において温度1050℃で4時間の熱処理を実施することによって厚さが0.5μmのAl2O3層を生成させ、基材側からAl2O3層とPt−20体積%Al2O3層との2層からなる中間層を合成した。さらに、その上面側に、La2O3を5mol%含有するZrO2−4mol%Y2O3(4YSZ)粉末を原料とし、大気プラズマ溶射法によって厚さ300μmのセラミック遮熱層(La含有量:3.2mol%)を形成することにより比較例2に係る遮熱コーティング部材を製造した。
このようにして製造した各実施例および比較例に係る遮熱コーティング部材のサンプルについて、下記のバーナーリグ試験を実施することにより、各遮熱コーティング部材の熱衝撃特性を評価した。上記バーナーリグ試験は、各部材の金属基材底面を水で冷却しつつ、遮熱コーティング層側を、その表面温度が1300℃となるように1時間加熱する操作と、10分間冷却する操作とを1サイクルとする加熱―冷却サイクルを繰り返して作用させ、遮熱コーティング層が剥離するまでの繰り返しサイクル数を熱サイクル寿命として測定して各遮熱コーティング部材の耐久性および信頼性を評価した。また、X線回折によって、各実施例および比較例に係る遮熱コーティング部材のセラミック遮熱層の結晶系とその体積分率を求めた。上記バーナーリグ試験とX線回折の結果を下記表1に示す。
2 金属結合層
3 中間層
4 微量のLaを含むセラミック遮熱層
5 Al2O3層
6 Pt−Al2O3混合層
7 セラミック遮熱層
Claims (12)
- 金属基材表面に金属結合層を介して、セラミック遮熱層を形成した遮熱コーティング部材において、金属結合層とセラミック遮熱層との間に中間層を設け、この中間層は金属結合層表面側からAl2O3層と、PtおよびAl2O3から成る混合層との順で積層される2層構造から成ることを特徴とする遮熱コーティング部材。
- 金属基材表面に金属結合層を介して、セラミック遮熱層を形成した遮熱コーティング部材において、上記セラミック遮熱層が2層構造から成り、金属基材側が希土類酸化物から成る安定化剤を含有する安定化ZrO2から成る一方、表面側が希土類酸化物から成る安定化剤と0.05〜3mol%のLaとを含有し、かつ正方晶の体積分率が80%以上である安定化ZrO2から成ることを特徴とする遮熱コーティング部材。
- 金属基材表面に金属結合層を介して、セラミック遮熱層を形成した遮熱コーティング部材において、上記金属結合層とセラミック遮熱層との間に中間層を設け、この中間層は金属結合層表面側からAl2O3層と、PtおよびAl2O3から成る混合層との順で積層される2層構造から成るとともに、上記セラミック遮熱層が、希土類酸化物から成る安定化剤を含有し、かつ正方晶の体積分率が80%以上である安定化ZrO2から成り、さらに0.05〜3mol%のLaを含有することを特徴とする遮熱コーティング部材。
- 金属基材表面に金属結合層を介して、セラミック遮熱層を形成した遮熱コーティング部材において、上記金属結合層とセラミック遮熱層との間に中間層を設け、この中間層は金属結合層表面側からAl2O3層と、PtおよびAl2O3から成る混合層との順で積層される2層構造から成るとともに、上記セラミック遮熱層が2層構造からなり、金属基材側が希土類酸化物から成る安定化剤を含有する安定化ZrO2から成る一方、表面側が希土類酸化物から成る安定化剤と0.05〜3mol%のLaとを含有し、かつ正方晶の体積分率が80%以上である安定化ZrO2から成ることを特徴とする遮熱コーティング部材。
- 前記中間層を構成するAl2O3層上に、厚さが0.1〜10μmであるPt−Al2O3混合層が形成され、このPt−Al2O3混合層におけるAl2O3の体積分率が0.1〜50%であることを特徴とする請求項1,3,4のいずれかに記載の遮熱コーティング部材。
- 前記安定化剤が、Yb2O3 およびSc2O3から選択される少なくとも1種であることを特徴とする請求項2ないし4のいずれかに記載の遮熱コーティング部材。
- 前記金属結合層が、白金アルミナイドから成ることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の遮熱コーティング部材。
- 金属基材表面に金属結合層および中間層を介して、セラミック遮熱層を形成する遮熱コーティング部材の製造方法であり、Alを含有する金属結合層を形成する工程と、金属結合層表面にAl2O3層と、PtおよびAl2O3から成る混合層との順で積層される2層構造から成る中間層を形成する工程と、安定化剤とLa成分とを含有するZrO2粉末をプラズマ溶射法によって溶融させて中間層表面に堆積させることによりセラミック遮熱層を形成する工程とを備えることを特徴とする遮熱コーティング部材の製造方法。
- 前記中間層形成工程は、金属結合層上にPt−Al2O3混合層を設けた後、酸素分圧が1000Pa以下の雰囲気中で加熱して厚さ0.01〜10μmのAl2O3層を生成させることを特徴とする請求項8記載の遮熱コーティングの製造方法。
- 前記中間層形成工程は、Ptと、AlもしくはAl2O3とを含む原料溶液を上記金属結合層に塗布した後に、熱処理によって塗布原料を分解・蒸発させることにより、PtおよびAl2O3から成るPt−Al2O3混合層を形成することを特徴とする請求項8記載の遮熱コーティングの製造方法。
- 前記中間層形成工程は、Ptと、AlもしくはAl2O3とを含む原料溶液をめっき液として用いた電解めっき法によって、PtおよびAl2O3から成るPt−Al2O3混合層を形成することを特徴とする請求項8記載の遮熱コーティング部材の製造方法。
- 前記セラミック遮熱層形成工程は、安定化ZrO2粉末およびLa2Zr2O7粉末の2種類の粉末を同時に供給してプラズマ溶射法によって溶融させた後に前記金属結合層表面に堆積させることによりセラミック遮熱層を形成することを特徴とする請求項8記載の遮熱コーティング部材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004168798A JP4492855B2 (ja) | 2003-06-09 | 2004-06-07 | 遮熱コーティング部材およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003163731 | 2003-06-09 | ||
JP2004168798A JP4492855B2 (ja) | 2003-06-09 | 2004-06-07 | 遮熱コーティング部材およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005048283A JP2005048283A (ja) | 2005-02-24 |
JP4492855B2 true JP4492855B2 (ja) | 2010-06-30 |
Family
ID=34277157
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004168798A Expired - Fee Related JP4492855B2 (ja) | 2003-06-09 | 2004-06-07 | 遮熱コーティング部材およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4492855B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7507482B2 (en) * | 2005-11-30 | 2009-03-24 | General Electric Company | Ceramic coating material |
JP2007262530A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Chubu Electric Power Co Inc | 耐酸化コーティング部材およびその製造方法 |
US20130177772A1 (en) * | 2012-01-05 | 2013-07-11 | General Electric Company | Radiation mitigated articles and methods of making the same |
CN102732883B (zh) * | 2012-06-18 | 2014-01-15 | 北京科技大学 | 一种弥散贵金属微粒增韧复合热障涂层及制备方法 |
CN109371392B (zh) * | 2018-10-23 | 2020-10-16 | 水利部杭州机械设计研究所 | 一种用于海工液压活塞杆的镍基抗磨耐蚀涂层的组合物、涂层及其制备方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60190580A (ja) * | 1984-03-08 | 1985-09-28 | Hitachi Ltd | 遮熱コ−テイング用粉末および遮熱コ−テイング層を有する金属部材 |
JPH07316841A (ja) * | 1994-03-25 | 1995-12-05 | Johnson Matthey Plc | 高温腐食性環境下用物品及びその製法 |
JPH08225958A (ja) * | 1994-12-24 | 1996-09-03 | Rolls Royce Plc | 超合金製品の為の断熱コーティングとその適用方法 |
JPH08260128A (ja) * | 1995-03-21 | 1996-10-08 | Howmet Corp | 中間相のボンドコート付きサーマルバリアコーティングを形成した物品及びこの物品にサーマルバリアコーティングを形成する方法 |
JPH09291379A (ja) * | 1995-12-22 | 1997-11-11 | General Electric Co <Ge> | 至適化された白金アルミニド皮膜を有するニッケル基超合金 |
JP2003524075A (ja) * | 2000-02-25 | 2003-08-12 | フォルシュングスツェントルム ユーリッヒ ゲーエムベーハー | 複合断熱層システム |
JP2003342751A (ja) * | 2002-05-23 | 2003-12-03 | Japan Fine Ceramics Center | 耐熱構造部材およびその製造方法 |
-
2004
- 2004-06-07 JP JP2004168798A patent/JP4492855B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60190580A (ja) * | 1984-03-08 | 1985-09-28 | Hitachi Ltd | 遮熱コ−テイング用粉末および遮熱コ−テイング層を有する金属部材 |
JPH07316841A (ja) * | 1994-03-25 | 1995-12-05 | Johnson Matthey Plc | 高温腐食性環境下用物品及びその製法 |
JPH08225958A (ja) * | 1994-12-24 | 1996-09-03 | Rolls Royce Plc | 超合金製品の為の断熱コーティングとその適用方法 |
JPH08260128A (ja) * | 1995-03-21 | 1996-10-08 | Howmet Corp | 中間相のボンドコート付きサーマルバリアコーティングを形成した物品及びこの物品にサーマルバリアコーティングを形成する方法 |
JPH09291379A (ja) * | 1995-12-22 | 1997-11-11 | General Electric Co <Ge> | 至適化された白金アルミニド皮膜を有するニッケル基超合金 |
JP2003524075A (ja) * | 2000-02-25 | 2003-08-12 | フォルシュングスツェントルム ユーリッヒ ゲーエムベーハー | 複合断熱層システム |
JP2003342751A (ja) * | 2002-05-23 | 2003-12-03 | Japan Fine Ceramics Center | 耐熱構造部材およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2005048283A (ja) | 2005-02-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4481027B2 (ja) | 遮熱コーティング部材およびその製造方法 | |
JP4931504B2 (ja) | ガンマプライム相含有ニッケルアルミナイド皮膜 | |
US7507484B2 (en) | Bond coat compositions and arrangements of same capable of self healing | |
EP1652968B1 (en) | Coating systems containing beta phase and gamma-prime phase nickel aluminide | |
US7186466B2 (en) | Low conductivity and sintering-resistant thermal barrier coatings | |
JP5542839B2 (ja) | 熱バリア被覆系、それらで被覆された部品、および熱バリア被覆系の部品への適用方法 | |
JP5166797B2 (ja) | 拡散制御変性された白金族ボンドコート | |
JP3939362B2 (ja) | 高温保護コーティング | |
JP5073982B2 (ja) | ガンマプライム相含有ニッケルアルミナイド皮膜 | |
JP5645093B2 (ja) | 耐熱ボンドコート層を設けたNi基超合金部材 | |
US20060019119A1 (en) | Thermal barrier coatings with high fracture toughness underlayer for improved impact resistance | |
US20050142392A1 (en) | Ceramic compositions useful for thermal barrier coatings having reduced thermal conductivity | |
WO2009119345A1 (ja) | 耐高温腐食合金材、遮熱コーティング材、タービン部材、及びガスタービン | |
JP2012041636A (ja) | Pt族金属を添加したγNi+γ’Ni3Alの2相組成を用いた高温被膜 | |
JPH09296702A (ja) | 断熱被覆製品並びに被覆法 | |
JP6386740B2 (ja) | セラミック粉末及びそのための方法 | |
JP2005061400A (ja) | 焼結の低減及び耐衝撃性の向上のための遮熱コーティング並びにその製造方法 | |
JP2004285423A (ja) | 耐食性および耐熱性に優れる熱遮蔽皮膜被覆材並びにその製造方法 | |
JP2019507828A (ja) | 基材上に高温保護層を接合するための付着促進層、並びにそれの製造方法 | |
JP2003342751A (ja) | 耐熱構造部材およびその製造方法 | |
JP4492855B2 (ja) | 遮熱コーティング部材およびその製造方法 | |
US9546566B2 (en) | Part comprising a coating on a superalloy metal substrate, the coating including a metal underlayer | |
RU2759941C2 (ru) | Турбинная деталь из жаропрочного сплава и соответствующий способ изготовления | |
JP5164250B2 (ja) | 遮熱コーティング部材とその製造方法 | |
WO2013061945A1 (ja) | 耐熱合金部材およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070410 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20091008 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091020 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20091218 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100330 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100331 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416 Year of fee payment: 3 |
|
S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416 Year of fee payment: 3 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130416 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140416 Year of fee payment: 4 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |